毕业回馈-89c51之定时器/计数器（Timer/Count）
今天分享的是89c51系列单片机的内部资源定时器/计数器，在所有的嵌入式系统中都包含这两个内部功能。
首先先了解几个定时器/计数器相关的概念：
•时钟周期：时钟周期 T 是时序中最小的时间单位，具体计算的方法就是1/时钟源频率，（一般单片机采用的是11.0592mHz）
•机器周期：我们的单片机完成一个操作的最短时间。标准51单片机，一个机器周期是 12 个时钟周期，也就是 12/11059200 秒。
•定时器：当T/C工作在定时器时，对振荡源12分频的脉冲计数，即每个机器周期计数值加1,计数频率=当前单片机工作频率/12。当单片机工作在12MHz时，计数频率=1MHz，单片机每1us计数值加1。
•计数器：计数脉冲来自外部脉冲输入引脚 T0(P3.4)或T1(P3.5)。当T0或T1引 脚上负跳变时计数值加1。识别引脚上的负跳变需要2个机器周期，即24个振荡周期。所以T0或者T1 输入的可计数外部脉冲的最高频率为当前单片机工作频率/24。当单片机工作在12MHz时，最高计数频率 为500KHz，高于该频率将计数出错。
定时器/计数器所涉及到的寄存器如下：
其中TCON为定时器/计数器T0,T1的可控制及窜起，同时也锁存T0,T1溢出中断源和外部请求中断源等。
TCON寄存器可以进行位寻址
TCON中每一位的使用如下：
注：
TF1:定时器/计数器T1溢出标志。T1被允许计数以后，从初值开始加1计数。当最高位产生溢出时由硬件置‘1’TF1，向CPU发送中断请求，一直保持到CPU响应中断时，由硬件自动清零，当不执行中断时，也可以通过查询的方式对TF1标志位进行软件清零
TR1:定时器T1的运行控制位。由软件置位和清零。当GATE(TMOD.7)=0,TR1=1时就运行T1开始计数，TR1=0时禁止T1计数。当GATE(TMOD.7)=1,TR1=1且INTI外部输入高电平时，才允许T1计数
TF0:同TF1拥有两种清零方式
TMOD寄存器不可位寻址：
每一位的使用如下：
THx/TLx（x=0,1）介绍如下：
T/C是16位的，计数寄存器由TH高8位和TL低8位构成。
在特殊功能寄存器（SFR）中，
对应T/C0为TH0和TL0；
对应T/C1为TH1和TL1。
定时器/计数器的初始值通过TH1/TH0和TL1/TL0设置。
定时器模式介绍：
•模式 0（M1=0,M0=0），是8位计数器带32分频的预分频器。该模式下，定时器0配置为13位的计数器，由TL0的低5位和TH0的8位构成。TL0的低5位溢出向TH0进位，TH0计数溢出置位TCON中的溢出标志位TF0.
工作模式示意图：
•模式 1（M1=0,M0=1），是THn和TLn组成了一个16位的定时器,计数范围是0～65535，溢出后,只要不对THn和TLn重新赋值,则从0开始计数。（最常用的一种定时模式）
工作模式示意图：
•模式 2 （M1=1,M0=0），是8位自动重装载模式,只有TLn做加1计数,计数范围0～255,THn的值并不发生变化,而是保持原值,TLn溢出后,TFn就直接置1了,并且THn原先的值直接赋给TLn,然后TLn从新赋值的这个数字开始计数。 （常用于串口通信）
工作模式示意图：
•模式 3（M1=1,M0=1），两个8位计数器。对定时器1，在模式3时，定时器1停止计数，效果与将TR1设置为0相同。对于定时器0，此模式下定时器0的TL0及THO作为两个独立的8位计数器。模式3为了增加一个附加的8位定时器/计数器而提供的，使单片机具有三个定时器/计数器。
模式示意图以及对示意图的分析如下：
•1、TR0 和下边或门电路的结果要进行与运算，TR0 如果是 0 的话，与运算完了肯定是 0，所以如果要让定时器工作，那么 TR0 就必须置 1。
•2、这里的与门结果要想得到 1，那么前面的或门出来的结果必须也得是 1 才行。在 GATE 位为 1 的情况下，经过一个非门变成 0，或门电路结果要想是 1 的话，那 INT0 即 P3.2 引脚必须是 1 的情况下，这个时候定时器才会工作，而 INT0 引脚是 0 的情况下，定时器不工作， 这就是 GATE 位的作用。
•3、当 GATE 位为 0 的时候，经过一个非门会变成 1，那么不管 INT0 引脚是什么电平，经过或门电路后都肯定是 1，定时器就会工作。 4、要想让定时器工作，就是自动加 1，从图上看有两种方式，第一种方式是那个开关打 到上边的箭头，就是 C/T = 0 的时候，一个机器周期 TL 就会加 1 一次，当开关打到下边的箭 头，即 C/T =1 的时候，T0 引脚即 P3.4 引脚来一个脉冲，TL 就加 1 一次，这也就是计数器功能。
不同方式下单片机的最大定时间隔：
•公式：单片机的一个机器周期=12/工作频率。
•那么当前单片机的机器周期=12/12MHz=1us
•方式0 13位定时器最大定时器间隔=213 X 1us=8.192ms
•方式1 16位定时器最大定时器间隔=216 X 1us=65.536ms
•方式2 8位定时器最大定时器间隔=28 X 1us=256us
•假如需要50ms的定时，则需要选择方式1
定时器初值的计算：
•定时时间为50ms时：选择模式一
•那么设计数器初始值为t,同时机器周期为1us，
•即(65536-t）x 1us=50000us
•t=65536-50000
•那么
•TH0= （65536-50000 ）/256
•TL0=（65536-50000）%256
实验案例：50msLED灯闪烁：
•50ms延时的定时器初值计算 (我们采用10ms一延时的方式)
•假设我们单片机的时钟源为12MHz，则机器周期T=1us
•设计数器的初值为t，采用方式一
•则（2^8-t）*1us=10000us 所以t=(2^8-1000)=(65536-10000)
•TH0=(65536-10000 ）/256 =0xD8
TL0=(65536-10000）%256 =0XF0
电路原理图如下：
程序设计如下：
定时器初始化：
main函数如下：
源代码如下：
#include "51_Include.h"
void GPIO_Init(void);
void Timer_Init(void);
void main(void)
{
uint32 cnt=0;
delay(100);//等待系统上电稳定运行
GPIO_Init();//初始化GPIO端口功能
Timer_Init();//初始化定时器
while(1)
{
/***********************************************************
*本部分添加程序执行的内容，也可根据用户开发需要，将while循环去掉
************************************************************/
if (TF0 == 1) //判断定时器0是否溢出
{
TF0 = 0; //T0 溢出后，清零溢出标志
TH0 = 0xD8; //定时器重新赋初值
TL0 = 0xF0;
cnt++; //计数值自加1，没加一次代表计时10ms
if (cnt >= 50) //判断 T0 溢出是否达到100次即50*10=500ms=0.5s
{
cnt = 0; //达到50次后计数值清零，重新开始计数
led_1 = ~led_1; //LED 取反：0-->1、1-->0
}
}
}
}
/************************************************************
* 函数名：void GPIO_Init(void)
* 参 数：无
* 功 能：初始化IO口
* 作者：Mr.Wang
* 日期：2018-01-10
*************************************************************/
void GPIO_Init(void)
{
/***********************************************************
*本部分添加GPIO初始化执行的内容
************************************************************/
led_1=0;//初始化GPIO引脚为低电平
}
/************************************************************
* 函数名：void Timer_Init(void)
* 参 数：无
* 功 能：初始化Timer
* 作者：Mr.Wang
* 日期：2018-01-28
*************************************************************/
void Timer_Init(void)
{
TMOD=0X01;//设置定时器为模式一
TH0 = 0xD8;//装载初值 (65536-10000)/256=216=0xd8
TL0 = 0xf0;//装载初值 (65536-10000)%256=240=0xf0
TR0=1;//Timer开始计数
}
